Sichere Netzwerkkommunikation: IPSec vs. OpenVPN

In der modernen Landschaft der Vernetzung ist die Absicherung der Netzwerkkommunikation zu einem wichtigen Thema geworden, insbesondere im Bereich IoT und M2M. In unserem Zeitalter, in dem jeder Datenaustausch absolute Sicherheit erfordert, treten zwei Titanen der VPN-Welt auf: IPSec und OpenVPN. Diese Protokolle sind zwei Schwergewichte, wenn es um den Schutz und die Integrität von Datenkommunikation geht. Aber was unterscheidet sie?

Decoding IPSec – Eine Speerspitze der Internet-Protokoll-Sicherheit

Entstanden aus dem dringenden Bedarf, eine wasserdichte Kommunikation über IP-Netzwerke herzustellen, hat IPSec aufgrund seiner robusten und facettenreichen Struktur über die Jahrzehnte hinweg seine Bedeutung bewahrt. IPSec basiert auf zwei unverzichtbare Komponenten: dem Authentication Header (AH) und dem Encapsulating Security Payload (ESP). AH kümmert sich dabei um die Paketintegrität und Authentifizierung, während ESP die Verschlüsselung aus Gründen der Datenvertraulichkeit übernimmt.

IPSec bietet zwei unterschiedliche Funktionsweisen

Transportmodus: Dieser Modus wird meist für die Ende-zu-Ende Kommunikation verwendet. Beispielhaft sei hier ein remote desktop, der sich mit einem Server verbinden möchte, genannt.

Beim IPsec-Transportmodus wird mit IPsec das gesamte IP-Paket verschlüsselt. IPsec muss jedoch eine Kopie des IP-Headers des Originalpakets (AH) erstellen und diese vor das neue IPsec-geschützte Paket (ESP) setzen, um es zum Server zu bringen und dort auf Integrität prüfen zu lassen.  Der IP-Header enthält die unveränderte IP-Adresse und somit kann dieser Modus nur zwischen zwei Endpunkten genutzt werden.

Tunnel-Modus: Mit dem sogenannten IPsec-Tunnelmodus werden verpackte und verschlüsselte Datenpakete von einem Standort zu einem anderen Standort verschickt. Die Originaldatenpakete sind während des Transfers für externe unlesbar. In diesem Modus wird das gesamte Paket inkl. dem ursprünglichen IP-Header am Tunnel-Eingang verschlüsselt und authentifiziert und mit ESP-Header und -Trailern versehen. Diesem neuen Datenpaket wird dann ein neuer IP-Header vorangesetzt. Dieser Header enthält eine öffentliche IP-Adresse des Empfängers des Datenpaketes am Ende des IPSec Tunnels.

Ergänzend zu diesen beiden Funktionsmodi, gewährleistet das IKE-Protokoll (Internet Key Exchange) den sicheren Austausch von Schlüsseln zwischen den kommunizierenden Parteien. Unternehmen mit komplexen IP-Architekturen bevorzugen IPSec wegen seiner relativ einfachen Integrationsmöglichkeit und Interoperabilität.

Einführung in OpenVPN

OpenVPN, der neue Sparringspartner, gewann wegen seiner bemerkenswerten Vielseitigkeit schnell an Boden. OpenVPN wurde entwickelt, um mit den wichtigsten Betriebssystemen als Third-Party-Applikation kompatibel zu sein und bietet zudem Flexibilität bei der Nutzung von UDP und TCP Ports, welches zu regulärem HTTPS Datenverkehr führt und somit keine zusätzliche Herausforderung bei einer Firewall bedeutet.

Die Protokolle SSL (Secure Sockets Layer) und TLS (Transport Layer Security) sind die Basis der Funktionalität von OpenVPN und garantieren verschlüsselte Kommunikationswege. OpenVPN bietet zwei verschiedene Modi:

Routing-Modus: Die Standardkonfiguration von OpenVPN. Das VPN (virtual private network) nutzt ein eigenes Transfernetz – per Default 10.8.0.0/24. Die Endpunkte des Tunnels bekommen dabei Adressen aus diesem Netz zugewiesen und alle VPN-Pakete werden durch diesen Tunnel geroutet. OpenVPN setzt hierfür virtuelle TUN-Interfaces ein, diese errichten auf IP-Ebene (Layer 3) eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung.

Bridge-Modus: Dieser Modus erzeugt virtuelle Netzwerkkarten (TAP Devices). Der Bridge-Modus vermittelt zwischen diesen TAP Devices und dem LAN-Interface derart, dass es für alle beteiligten Geräte so aussieht, als ob weitere Geräte im LAN eingebunden wurden. Die hinzugefügten TAP-Devices erhalten folglich IP-Adressen aus dem lokalen Netzwerk-Adressbereich.

OpenVPN eignet sich hervorragend für client-to-site Szenarien. Hierbei wird Remotezugriff erfordert, z. B. VPN-Dienste um auf interne Speicher oder Systeme von externen workstations zuzugreifen. Seine Einfachheit, Flexibilität und Kompatibilität zeigen sich in diesem Kontext.

Unterscheidungen entschlüsseln

Beide Systeme bieten einen soliden Schutz und bieten jeweilige Vor- und Nachteile. Die Aktivierung von IPSec in der firewall, oder in einem router, erfordert keinerlei extra Software auf client systemen. IPSec ist bereits integraler Bestandteil von Betriebssystemen. Dies bedeutet einen echten Vorteil, es muss keinerlei extra Software installiert werden.

OpenVPN mit seiner 256-Bit-Verschlüsselung, bietet einen sehr starken Schutz gegen Datenklau. Die Möglichkeit, einen beliebigen Port auf TCP oder UDP zu verwenden, bedeutet, dass eine Verbindung über OpenVPN als regulärer HTTPS Datenverkehr erscheint und die Firewall problemlos passieren kann.

Wenn es um die Schlüsselverwaltung geht, mag der IKE-Mechanismus von IPSec Aufwendiger erscheinen, aber seine Sicherheit ist unübertroffen. OpenVPN, das seine Wurzeln in den Grundlagen von SSL/TLS hat, verfolgt einen zugänglicheren Ansatz. Dieser bringt Sicherheit und Einfachheit in Einklang. Darüber hinaus passen sich die Betriebsmodi von OpenVPN an verschiedene Netzwerkszenarien an und bieten somit eine höhere Flexibilität.

Vor- und Nachteile von IPSec und OpenVPN

Wichtige Überlegungen bei der Auswahl von IPSec oder OpenVPN

Die Beschaffenheit der Netzwerkumgebung diktiert oft die Wahl vom IPSec oder OpenVPN. IPSec kann die bevorzugte Option für große Unternehmensnetzwerke mit erweiterten IP-Konfigurationen sein. Umgekehrt eignet sich die Flexibilität von OpenVPN möglicherweise besser für dynamische Szenarien mit unterschiedlichen Geräten und Fernzugriffsanforderungen.

Auch die technischen Fähigkeiten von Netzwerkadministratoren spielen eine wichtige Rolle. Wenn Ihr Team die Komplexität von VPNs versteht, ist die Herausforderung von IPSec möglicherweise keine Abschreckung. OpenVPN ist demgegenüber eine geeignetere Wahl für Teams, die eine reibungslosere Lernkurve wünschen.

Das Aufkommen hybrider Ansätze, die IPSec und OpenVPN in verschiedenen Netzwerksegmenten kombinieren, stellt eine Komplettlösung dar, die eine ganzheitliche Abdeckung gewährleistet.

Reale Anwendungen im M2M-IoT

Stellen Sie sich eine IoT-Konfiguration einer Smart City vor, die mit Tausenden von Sensoren gefüllt ist. IPSec könnte die nahtlose Übertragung von sehr vielen kleinen Datenpunkten zwischen großen Hubs erleichtern und dabei die Vorteile seiner Geschwindigkeit und Effizienz nutzen.

Stellen Sie sich nun stattdessen ein Szenario mit weltweit verteilten Fernwartungsgeräten vor, von denen jedes einen personalisierten Zugriff benötigt. In diesem Fall steht die Anpassungsfähigkeit von OpenVPN im Vordergrund und bietet eine maßgeschneiderte Lösung.

Die Wahl des Protokolls hat in der komplizierten Welt des M2M-IoT, in der die Sicherheit aufgrund der Vielzahl von Geräten an erster Stelle steht, ein erhebliches Gewicht. Hardwareanforderungen, Softwarekomplexitäten und Sicherheitslücken sind vielfältig, aber das ultimative Ziel bleibt konstant: sichere und nahtlose Kommunikationskanäle zu etablieren.

Die Qual der Wahl

Unabhängig davon, ob Sie IPSec oder OpenVPN treu bleiben, geht es letztendlich darum, die spezifischen Anforderungen Ihres Netzwerks zu erfüllen und Skalierbarkeit, Sicherheit und betriebliche Effizienz in einer sich ständig verändernden digitalen Landschaft zu gewährleisten. In der heutigen Welt der Technologie ist es von entscheidender Bedeutung, der Sicherheit der Kommunikation Priorität einzuräumen. Die Wahl eines Protokolls, das gut zu Ihrer aktuellen Netzwerkarchitektur passt, ist von entscheidender Bedeutung. Es ist wichtig, ein Protokoll zu wählen, das für den beabsichtigten Zweck geeignet ist und die Vertraulichkeit, Integrität und Verfügbarkeit der Kommunikation wahrt. Daher ist es wichtig, eine gründliche Analyse und Bewertung der verfügbaren Protokolle durchzuführen, um eine fundierte Entscheidung zu treffen. Auf diese Weise können wir sicherstellen, dass die Kommunikation sicher und vor unbefugtem Zugriff oder Störungen geschützt ist.